Πώς βοήθησε η χρήση ενός ισοτόπου οξυγόνου να διασαφηνίσει τη φωτοσύνθεση της χημείας;
Το πείραμα:
Στη δεκαετία του 1950, επιστήμονες όπως ο Melvin Calvin και ο Andrew Benson, χρησιμοποιώντας ⁸o, διεξήγαγαν πειράματα για να καταλάβουν πώς τα φυτά παράγουν οξυγόνο κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης. Χρησιμοποίησαν νερό με ετικέτα με ⁸oo και διοξείδιο του άνθρακα με ετικέτα ⁶o (το πιο συνηθισμένο ισότοπο) για να παρακολουθεί την κίνηση των ατόμων οξυγόνου εντός του φυτού.
Τα ευρήματα:
* ⁸o από το νερό ενσωματώθηκε σε αέριο οξυγόνου (o₂): Τα πειράματα έδειξαν ότι το οξυγόνο που απελευθερώθηκε κατά τη διάρκεια της φωτοσύνθεσης προήλθε κυρίως από το μόριο νερού, όχι από το διοξείδιο του άνθρακα. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την προηγούμενη πεποίθηση ότι το οξυγόνο προήλθε από το Co₂.
* ⁸o δεν ενσωματώθηκε σε σάκχαρα: Το πείραμα έδειξε ότι το οξυγόνο στο μόριο ζάχαρης (γλυκόζη) προέρχεται από διοξείδιο του άνθρακα.
Συνέπειες:
Αυτά τα ευρήματα ήταν πρωτοποριακά και βοήθησαν τους επιστήμονες να κατανοήσουν τα εξής:
* Ο ρόλος του νερού στη φωτοσύνθεση: Το νερό δεν είναι μόνο πηγή ηλεκτρονίων και πρωτονίων, αλλά είναι επίσης η πηγή του οξυγόνου που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
* Η σημασία των εξαρτώμενων από το φως αντιδράσεις: Η παραγωγή οξυγόνου συνδέεται με τις αντιδράσεις που εξαρτώνται από το φως στη φωτοσύνθεση, όπου το νερό χωρίζεται για να παράγει οξυγόνο, πρωτόνια και ηλεκτρόνια.
* Ο μηχανισμός της φωτοσύνθεσης: Βοήθησε να ξεπεραστεί η σύνθετη σειρά αντιδράσεων στη φωτοσύνθεση, συμπεριλαμβανομένου του κύκλου Calvin, όπου το διοξείδιο του άνθρακα ενσωματώνεται σε σάκχαρα.
Συμπερασματικά:
Η χρήση ισότοπων οξυγόνου, ιδιαίτερα ⁸o, συνέβαλε στην κατανόηση του μηχανισμού της φωτοσύνθεσης. Επιτρέπει στους επιστήμονες να καθορίσουν την πηγή οξυγόνου στη διαδικασία και τελικά οδήγησαν σε μια πιο ακριβή κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα φυτά μετατρέπουν την φωτεινή ενέργεια σε χημική ενέργεια.
